當智能配電網(wǎng)發(fā)生故障時是如何進行自愈控制的？

引言

進入本世紀，伴隨著社會的進步，節(jié)能減排、綠色能源、可持續(xù)發(fā)展已成為我們追求的目標，也成為電力行業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心驅(qū)動力。目前，智能電網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為世界各國電力行業(yè)應對未來挑戰(zhàn)的正確選擇。智能電網(wǎng)的特點是能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)可靠、經(jīng)濟環(huán)保的目標，具有優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、融合設(shè)備差異、分布式供電、主動預警缺陷、故障自愈等功能。智能配電網(wǎng)在整個智能電網(wǎng)系統(tǒng)中承擔著銜接主網(wǎng)供電端與用戶受電測的重要任務。智能配電網(wǎng)有助于提高電網(wǎng)供電可靠性、系統(tǒng)運行效率以及終端電能質(zhì)量;有助于實現(xiàn)分布式發(fā)電、儲能與微網(wǎng)的并網(wǎng)與優(yōu)化運行，實現(xiàn)高效互動的需求側(cè)管理;有助于結(jié)合先進的現(xiàn)代管理理念，構(gòu)建集成與優(yōu)化的配電資產(chǎn)運行、維護與管理系統(tǒng)。智能配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，具有更為合理、堅強的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有更強的“免疫力”，能夠有效抵御設(shè)備異常、自然災害及外力破壞等突發(fā)事件給電力系統(tǒng)造成的破壞作用，而且具有強大的“自愈”能力，快速恢復正常運行。所以說，自愈控制是智能配電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”。

1 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的概述

構(gòu)建智能配電網(wǎng)是為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)可靠、經(jīng)濟環(huán)保的需要。深入發(fā)展具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)、融合差異、協(xié)調(diào)預警、分布供電、故障自愈、互動交流等功能的智能配電網(wǎng)，對實施可持續(xù)供電戰(zhàn)略有著極其重要的意義。智能配電網(wǎng)的“自愈”能力是指智能配電網(wǎng)可以準確預測缺陷狀態(tài)和及時警報已經(jīng)發(fā)生的故障狀態(tài)，并實施對應的可靠措施，使配電網(wǎng)不會大范圍停止正常供電或?qū)⑵渫ｋ姺秶档阶畹统潭?。自愈控制技術(shù)主要是解決一個問題，即“不間斷供電”，通過信息系統(tǒng)及輔助設(shè)備實時監(jiān)測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，及時預測設(shè)備缺陷情況，快速消除安全隱患和自主排除電網(wǎng)故障。在可以預見的將來，擁有自愈能力的智能配電網(wǎng)將為我們提供具有更高供電可靠性和更優(yōu)電能質(zhì)量的電力服務，同時支持大量清潔的分布式電源接入系統(tǒng)，方便用戶進行能源管理，也讓供電企業(yè)對配電網(wǎng)設(shè)備進行基于GIS系統(tǒng)的圖像化、信息化管理，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)的設(shè)備管理、生產(chǎn)管理智能化。

2 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的特點

信息技術(shù)的革命和配電新技術(shù)的應用推動了配電網(wǎng)智能化的進程，智能配電網(wǎng)是將各種配電新技術(shù)進行有機的集成、融合，使系統(tǒng)性能發(fā)生革命性的變化。“主動”自愈技術(shù)是智能配電網(wǎng)自愈的突出特點，其特點如下：

2.1自動化程度更高

主動自愈技術(shù)不僅僅實現(xiàn)了系統(tǒng)運行狀態(tài)的在線監(jiān)視，還能對配電網(wǎng)狀態(tài)進行在線準確評估和快速診斷，并主動消除故障隱患，實現(xiàn)電網(wǎng)自愈，恢復正常運行。整個過程都是通過系統(tǒng)自動控制，不需要或者只需要較少人工干預行為。

2.2信息化程度更強

主動自愈能將電網(wǎng)系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)進行同步上報，有助于控制中心實時了解配電網(wǎng)運行狀態(tài)并即時進行調(diào)度控制。

2.3安全性更高

主動自愈技術(shù)可以自動排除系統(tǒng)的安全隱患，并自動隔離故障，確保有效控制安全隱患的擴大化，最大限度的減少故障情況的發(fā)生。

2.4供電質(zhì)量更優(yōu)

主動自愈技術(shù)可以快速的進行故障定位、隔離故障區(qū)域以及恢復供電，使其對用戶的影響程度降到最小，對提高供電質(zhì)量具有重要意義。

2.5主動性更強

主動自愈系統(tǒng)實時監(jiān)視配電網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)，整合所得數(shù)據(jù)進行科學診斷，超前主動預測隱患部位，有助于系統(tǒng)即時排除故障。

2.6互動化更好

主動自愈系統(tǒng)可以進行人機互動化操作，系統(tǒng)能夠能根據(jù)檢測狀態(tài)提供多種解決方案，并按最優(yōu)方案處理對應的情況，有權(quán)限的操作員可以主動干預系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的類型

配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)是以狀態(tài)檢測為前提，自動診斷電網(wǎng)當前的運行狀況，運用智能化的控制策略進行決策診斷，實現(xiàn)對繼電保護裝置、智能開關(guān)、安全自動裝置和自動調(diào)節(jié)裝置的自動、有序控制，在預設(shè)好的時間內(nèi)促使電網(wǎng)轉(zhuǎn)向較好的運行狀態(tài)，使配電網(wǎng)具有自愈能力。根據(jù)智能配電網(wǎng)的健康程度可將配電網(wǎng)自愈控制分為7種類型，具體如下所述：

3.1 緊急控制

配電網(wǎng)出現(xiàn)緊急故障時，系統(tǒng)為了保持安全穩(wěn)定運行和持續(xù)供電，必須及時采取果斷的控制措施切除故障設(shè)備、切斷電源、切掉負荷以及主動解列，使得系統(tǒng)轉(zhuǎn)為恢復狀態(tài)、異常運行狀態(tài)或正常運行狀態(tài)。

3.2 恢復控制

配電網(wǎng)在準確隔離故障之后，電網(wǎng)系統(tǒng)立即進入恢復狀態(tài)，自主選擇合理的供電路徑，快速恢復停電區(qū)域的負荷供電，將孤島運行的區(qū)域并入網(wǎng)絡(luò)，恢復為異常運行狀態(tài)，甚至正常運行狀態(tài)。

3.3 孤島控制

配電網(wǎng)在不能馬上恢復正常運行的情況下從系統(tǒng)中解列成一個或者多個孤島獨立運行，對其實施有效控制，使其有功頻率和電壓能維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，讓孤島能夠正常供電，直至孤島重新并網(wǎng)運行。

3.4 校正控制

配電網(wǎng)處于異常運行狀態(tài)時，根據(jù)檢測到的異常信號，運用調(diào)節(jié)機制對其實施控制，消除過負荷、電壓波動、頻率跳躍等情況，使電網(wǎng)盡快恢復到正常運行狀態(tài)。

3.5 預防控制

配電網(wǎng)出現(xiàn)隱性安全隱患時，系統(tǒng)通過校核檢修二次系統(tǒng)、調(diào)整保護裝置的整定值、調(diào)節(jié)無功補償設(shè)備、退出老化設(shè)備等措施，消除配電網(wǎng)的安全隱患，保持顯性安全運行狀態(tài)，可有效地將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

3.6 優(yōu)化控制

配電網(wǎng)在顯性安全運行時，為了進一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過調(diào)整供電路徑、攤分重負載線路的負荷壓力、優(yōu)化用電端的運行方式、調(diào)節(jié)無功補償設(shè)備等，可降低電網(wǎng)損耗、減小運行成本，較好地提升企業(yè)的經(jīng)營效益。

3.7 健壯控制

配電網(wǎng)在顯性安全運行時，為了讓系統(tǒng)得到最為健壯的狀態(tài)，通過加強建設(shè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、降低設(shè)備負載率、增加備用裕度，最大限度的減少故障的發(fā)生。

4 智能配電網(wǎng)自愈控制的支撐技術(shù)

要實現(xiàn)對智能配電網(wǎng)的自愈控制，單單靠電力技術(shù)本身是無法完成的，必須研究和運用各種技術(shù)手段來支撐自愈控制技術(shù)，使其組成一個強大的智能化體系框架。根據(jù)自愈控制技術(shù)的特點，以下三種支撐技術(shù)是其得以實現(xiàn)的必備條件。

4.1 信息化技術(shù)

配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)是實時性和可靠性要求都很高的信息化系統(tǒng)，是智能化電力系統(tǒng)的重要組成部分。電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)需要先進和可靠的信息技術(shù)作為支撐，主要包括：數(shù)據(jù)測量采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信與信息傳輸技術(shù)、計算機硬軟件技術(shù)（包括平臺技術(shù)）、智能性深度計算和挖掘技術(shù)以及接口與標準化手段等。應用多種信息化技術(shù)，可以保證電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)的安全性和運行可靠性，讓智能配電網(wǎng)自愈控制能夠順利得以實現(xiàn)。

4.2 動態(tài)測量技術(shù)

動態(tài)測量是以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的“精準”測量。動態(tài)測量可以實現(xiàn)如下目標：感知已經(jīng)發(fā)生的配電網(wǎng)動態(tài)過程;幫助穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)估計提高計算精度;保護和控制行為后驗評價的測量;電網(wǎng)故障的動態(tài)過程反演、回放與分析的數(shù)據(jù)來源;電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)后驗評價與校核的測量;實際電力系統(tǒng)研究動態(tài)數(shù)據(jù)的測量。

4.3 智能計算技術(shù)

自愈控制系統(tǒng)的復雜性、智能性相當高，需要智能計算技術(shù)作為支撐。智能計算就是利用或改進常規(guī)的電網(wǎng)計算方法，行之有效地使電網(wǎng)自愈控制具有推理、判斷與適應決策能力。在實現(xiàn)自愈控制過程中需要多種智能計算技術(shù)，主要包括：靜態(tài)和動態(tài)預想事故分析，快速暫態(tài)穩(wěn)定計算與分析，聯(lián)絡(luò)線（斷面）穩(wěn)定極限計算，小擾動穩(wěn)定分析，電壓穩(wěn)定分析，故障概率風險評估，電網(wǎng)重構(gòu)和解列算法，等等。這些智能計算技術(shù)的綜合運用可讓電網(wǎng)系統(tǒng)擁有智能化，有助于實現(xiàn)包括自愈控制在內(nèi)的各種功能。

5 結(jié)語

自愈控制是智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，是隨著配電網(wǎng)的信息、通信等各項技術(shù)不斷完善和發(fā)展的技術(shù)。智能配電網(wǎng)最為的突出特點就是主動自愈控制，而未來智能配電網(wǎng)發(fā)展的最高目標是無縫自愈控制。本文對智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的特點和類型進行了理論研究，分析了如何運用各種先進的支撐技術(shù)實現(xiàn)具有準確率高，自適應強，經(jīng)濟性好，安全可靠，智能化程度高等的智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)。